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木質バイオマススラリー燃料 (BSF) の熱分解および燃焼挙動

木本恭司, 須藤良考

日本機械学会論文集 B編
2004年 70 巻 699 号 2899-2906
発行日: 2004/11/25
公開日: 2011/08/16

DOI https://doi.org/10.1299/kikaib.70.2899

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This article aims to investigate the process of the thermal decomposition in the thermogravimetric analysis (TG/DTA) and to observe the combustion behavior in the electrically heated furnace for woody-biomass slurry fuel (BSF), which is reformed to the carbon-rich fuel by the technology of hot water drying (high-pressure liquefaction) at 12 MPa and 30°C.The proposed data analysis clarified that the gas production of dry BSF removing water from BSF was composed of four steps in the process of the thermal decomposition. The evaluation of the thermal decomposition was consistent well with the experimental data of both dry BSF and BSF by using over-all kinetic parameters of Arrhenius type at these four steps. In the combustion experiments, the peculiar fission phenomenon could be seen in the final step of the visible flame combustion. In respective of the combustibility of fuel, BSF was between C heavy oil and pitch/water emulsified fuel.
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オリノコタール/水
エマルジョン燃料
(Ori/W) のミクロ爆発挙動

木本恭司, 難波邦彦

日本機械学会論文集 B編
2004年 70 巻 693 号 1368-1374
発行日: 2004/05/25
公開日: 2011/03/03

DOI https://doi.org/10.1299/kikaib.70.1368

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Orinoco-tar produced in Orinoco river basin of Venezuela is the oil sand of ultra-heavy oil, which is different from the conventional crude oil resources. Orinoco-tar/water fuel (Ori/W) is oil-in-water emulsion emulsified by water, so the water of medium makes the viscosity much lower than the net Orinoco-tar as same as the case of the asphalt/water emulsified fuel (As/W). This study aims to investigate the behavior of microexplosion of Ori/W, in particular, the mechanism of microexplosion by the thermal analysis (TG/DTA) and to compare the combustibility with the emulsified fuels made from the residue of crude oil such as asphalt and pitch by the combustion experiments of the single droplets in the falling-down electrically heated furnace. The results show the microexplosion occurs under the same mechanism between Ori/W and As/W and the combustibility of Ori/W is better than the other emulsified fuels as well as Cheavy oil.
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水
エマルジョン燃料
のボイラへの利用に関する研究

*チルムグ, 吉川邦夫, 竹下昌徳, 藤原浩一

日本伝熱シンポジウム講演論文集
2009年 2009 巻 C2-232
発行日: 2009年
公開日: 2009/05/26

DOI https://doi.org/10.11368/nhts.2009.0.220.0

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本研究では民生用や工業用ボイラに水
エマルジョン燃料
を適用した際の省エネルギー効果と環境負荷低減効果について検討することを目的とした。そのために、市販の貫流式蒸気ボイラ二機，（それぞれ最大蒸発量が500kg/hと1500kg/h）において水
エマルジョン燃料
の燃焼実験を行った。また商用の工業用ボイラに水
エマルジョン燃料
を導入した際の実証データについても検討した。その結果水
エマルジョン燃料
はボイラからのNOｘやばいじんの排出低減に効果があり、ボイラの熱効率向上効果も認められることが分かった。
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エマルジョン燃料
ボイラーのインベントリ分析

*伊藤幸生, 佐藤邦夫, 福島崇志, 丸橋応章, 大津聡, 伊藤由喜

日本LCA学会研究発表会講演要旨集
2009年 2009 巻 C3-10
発行日: 2009年
公開日: 2010/02/15

DOI https://doi.org/10.11539/ilcaj.2009.0.173.0

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石油資源の大量消費による地球温暖化や資源枯渇の問題に対応するため，省エネルギーの観点から低環境負荷を実現する重油
エマルジョン燃料
ボイラーの環境影響評価を行う．そのために，まず
エマルジョン燃料
のインベントリ分析手法の構築を行う．次に，燃焼実験を行い燃焼効率などを算出し，
エマルジョン燃料
の製造から燃焼までの環境影響評価を行う．最後に，国内カーボンオフセットクレジットの創出も検討する．
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水
エマルジョン燃料
の伝熱促進効果に関する研究

*澈楽木格, 吉川邦夫, 藤原浩一

日本伝熱シンポジウム講演論文集
2008年 2008 巻 D1511
発行日: 2008年
公開日: 2008/05/14

DOI https://doi.org/10.11368/nhts.2008.0.101.0

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水
エマルジョン燃料
は、NOxやすすの排出抑制に効果があることが知られているが、それと同時に、燃料の節約も可能であると言われている。しかし、本当に燃料が節約できるのか、またその理由は何なのかは未だ明らかにされていない。そこで、本研究では水
エマルジョン燃料
の燃焼特性及び生成される燃焼ガスの伝熱特性を解明する目的で、円筒形燃焼炉を用いたA重油－水
エマルジョン燃料
の燃焼・伝熱実験を行った。その結果、A重油に比べると水
エマルジョン燃料
のほうが伝熱効率が上がり、ＮＯx及びすすの排出量も低減されることがわかった。伝熱効率が最大となるA重油に対する水の添加率は10％程度であり、この水添加率の時に、燃焼ガスから側壁への熱流束が最大となることを明らかにした。キーワード：水
エマルジョン燃料
、伝熱効率、排出物、熱流束
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石油残渣
エマルジョン燃料
(RWM) のミクロ爆発挙動

液滴の温度変化とOH, CH発光の挙動

木本恭司, 難波邦彦, 越智敏明

日本機械学会論文集 B編
2004年 70 巻 690 号 538-545
発行日: 2004/02/25
公開日: 2011/03/03

DOI https://doi.org/10.1299/kikaib.70.538

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This paper describes the temperature changes with time and microexplosion phenomena of single droplets under specified furnace temperatures and droplet diameters for two kinds of Asphalt/Water emulsified fuels (As/W-I and As/W-J). It was observed the temperature histories with time of both fuels resembled closely each other, which was different from the experiments of thermal analysis (TG/DTA) of Ref. (6). However, the microexplosion of As/W J occurred earlier and more intensively than those of As/W-I like Ref. (6). A theoretical approach was carried out for the single droplets by applying the analytical method for thermal analysis of Ref. (6). It can explain the experimental temperature histories before the rapid vaporization and the occurrence times of the microexplosion of the droplets. The chemiluminescence signals of OH and CH were detected for As/ W-J, Pitch/Water emulsion (Pi/W) and C heavy oil. The OH signals of As/W J with the microexplosion fluctuated intensively at the occurrence time of the microexplosion, which was apparently different from Pi/W and C heavy oil without the microexplosion. On the other hand, the CH signals were in agreement with the luminosity of the flame and did not fluctuate intensively different from OH signals for all three fuels. Thus, the occurrence of the microexplosion can be assured by the difference between OH signal and CH signal.
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エマルジョン燃料
液滴における内部挙動可視化および界面活性剤が2次微粒化に及ぼす影響

鈴木芳行, 原田拓自, 庄子正和, 渡部弘達, 松下洋介, 青木秀之, 三浦隆利

化学工学論文集
2010年 36 巻 6 号 557-565
発行日: 2010/11/20
公開日: 2010/11/27

DOI https://doi.org/10.1252/kakoronbunshu.36.557

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現在，窒素酸化物やすすといった環境汚染物質の同時排出削減法として，
エマルジョン燃料
の研究が行われている．加熱過程における
エマルジョン燃料
液滴では，蒸気吹き出し（puffing）およびミクロ爆発といった2次微粒化現象が発生することが知られているが，2次微粒化挙動の詳細が解明されているとは言い難い．本研究では，界面活性剤のHydrophile-Lipophile Balance（HLB）値が
エマルジョン燃料
の乳化特性および2次微粒化特性に及ぼす影響を検討した．加熱過程における分散滴の挙動を観察するために，水相のみに着色した
エマルジョン燃料
を用いて観察を行う内部挙動の可視化方法を提案した．この可視化方法を用いて，着色した水およびHLB値の異なる界面活性剤を用いて調製した
エマルジョン燃料
液滴を熱電対に懸垂し，集光加熱を行い，2次微粒化挙動を高速度カメラにより観察した．その結果，Oil-in-Water（O/W）型
エマルジョン燃料
においては，水中油滴が凝集し，O/W型からWater-in-Oil（W/O）型への転相が生じた後に，分散した油中水滴が再凝集し，ミクロ爆発が発生することが示された．W/O型
エマルジョン燃料
においては，HLB値の増加に伴い，ミクロ爆発発生確率が減少するが，O/W型
エマルジョン燃料
においては，HLB値にかかわらず，ミクロ爆発発生確率に大きな差異はないことが示唆された．
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石油残渣
エマルジョン燃料
(RWM)のミクロ爆発挙動 : RWMのミクロ爆発発生要因(熱工学,内燃機関,動力など)

木本恭司, 難波邦彦

日本機械学会論文集 B編
2002年 68 巻 675 号 3199-3205
発行日: 2002/11/25
公開日: 2008/03/28

DOI https://doi.org/10.1299/kikaib.68.3199

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Combustion experiments were carried out for four kinds of single droplet emulsified fuels; Asphalt/Water (As100), Pitch/Water(Pi100) and their mixing emulsions (As50 and As70). It was observed As100 had intensive microexplosion phenomena, however, it could never be seen in Pi100. The As70 and As50 also induced microexplosion and their combustion times were shorter than a half value of Pi100, so that the mixed fuels are efficient for using pitch as a thermal energy resource. The experiments of thermal analysis (TG/DTA) were carried out for making clear the cause of microexplosion. It could be seen in As70 and As50 as well as As100 that the water phase was drained in the emulsion at the specific point of decreasing TG curve before the saturation temperature (100°C) like Ref.(5), however, the TG curve of Pi100 showed only gradual decrease curve without the specific point. The occurrence of microexplosion can be explained by the facts and it may depend on the distillation property of neat mother oil playing an important role to microexplosion.
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水/n-ドデカン
エマルジョン燃料
液滴の温度および初期液滴径がパッフィング発生に及ぼす影響

原田拓自, 渡部弘達, 松下洋介, 丹野庄二, 青木秀之, 三浦隆利

化学工学論文集
2008年 34 巻 1 号 161-167
発行日: 2008/01/20
公開日: 2008/02/06

DOI https://doi.org/10.1252/kakoronbunshu.34.161

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現在，窒素酸化物や一酸化炭素，すすといった大気汚染物質の同時排出低減法として，水
エマルジョン燃料
の研究が行われている．水
エマルジョン燃料
液滴の2次微粒化挙動が確率的な挙動を示すことは知られているが，2次微粒化挙動の詳細が解明されているとは言い難い．本研究では，2次微粒化現象の1形態である蒸気吹き出し（パッフィング）の発生条件を解明することを目的とした．熱電対に懸垂した水/ドデカン
エマルジョン燃料
液滴を電気炉に挿入し，その2次微粒化挙動をハイスピードカメラにより観察した．また，水/ドデカン
エマルジョン燃料
液滴の初期液滴径および水/ドデカン
エマルジョン燃料
液滴を加熱する炉の壁面温度がパッフィング発生確率に及ぼす影響を検討した．その結果，水/ドデカン
エマルジョン燃料
液滴のパッフィングの発生確率は，電気炉壁面温度および初期液滴径の増加に伴い増加した．
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アルカリ土類金属添加及び衝撃波
エマルジョン燃料
によるディーゼル排気物質への影響

Nguyen Ngoc Hai, 西田修身, 藤田浩嗣, 原野亘, 大河原孝, 千葉純典, 広田吾一

マリンエンジニアリング
2005年 40 巻 5 号 698-706
発行日: 2005/09/01
公開日: 2010/05/31

DOI https://doi.org/10.5988/jime.40.5_698

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本研究では排気物質の低減手段としてアルカリ土類金属成分を軽油に添加する方法及び衝撃波による微細化装置でナノサイズの水
エマルジョン燃料
を形成する方法を試みた.衝撃波法による水
エマルジョン燃料
においては水混合率5%, 10%及び15%において長時間放置後も分離することなく安定な乳化燃料を用いた.水の含有率を種々変えた状態でディーゼル機関にて試験を行い, 機関性能とともに, 排ガス中の窒素酸化物 (NO_x) , 炭素酸化物 (CO_x) の排出特性及び凝集体粒子状物質の体積球相当径, 数密度及び質量濃度をSEM並びに光散乱方式による自動測定装置で測定し, それぞれの検討を行った.実験に使用した機関は単気筒横型水冷式4ストロークディーゼル機関 (2200rpm, 12.6kW) である.アルカリ土類金属成分添加燃料においては機関性能には影響なく安定運転ができ, CO, CO₂及びNO_x成分は特に変化がなかった.凝集粒子状物質の体積球相当径は各負荷で4～7%それぞれ小さくなり, 質量濃度は6～13%減少した.水エマルジョンにおいては, 低負荷時にCOが増加したがNO_xは減少した.各負荷において
エマルジョン燃料の燃料消費量は増えたがエマルジョン燃料
に使用した実質の軽油及びA重油単体の量は減少し, PMの排出量が減少した.
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GTL
エマルジョン燃料
を用いた革新的燃焼コンセプトの提案（第2報）

― 噴射圧力や含水率がスモーク生成に及ぼす影響 ―

水田準一, 稲垣和久, 高鳥芳樹, 植田玲子

自動車技術会論文集
2018年 49 巻 5 号 962-967
発行日: 2018年
公開日: 2018/09/25

DOI https://doi.org/10.11351/jsaeronbun.49.962

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RDE規制に対応するには運転全域での排ガスクリーン化が必要で，特に高負荷域でのエミッション低減が課題になる．先報ではGTLを用いた
エマルジョン燃料
によって，スモークを生成しない拡散燃焼が実現できることが分かった．本報では，噴射圧力やエマルジョン水率がスート生成に及ぼす影響を明らかにした．
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食用油混合Ｗ／Ｏエマルション燃料の発熱量・粘性

森田慎一, 早水庸隆, 堀部明彦, 春木直人, 山田貴延

熱物性
2016年 30 巻 2 号 80-85
発行日: 2016年
公開日: 2016/12/02

DOI https://doi.org/10.2963/jjtp.30.80

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本研究は，廃食油を再利用する事が可能なボイラ燃料の開発を最終目標として，重油又は灯油と食用油の混合連続相中に微小水滴を分散させたW/Oエマルション燃料の熱物性値を測定評価した結果を示すものである．この種の燃料は，燃焼過程において分散液適のミクロ燃焼が二次微粒化作用と燃焼促進作用をもたらすことが知られている．本報は，従来の灯油または重油に替えて食用油混合W/Oエマルション燃料を使用する際に必要となる，発熱量および粘性特性を測定した評価結果を示すものである．測定された発熱量は，加成性法則による評価が行われ，同法による推算が可能であることを示す．粘性は，組成質量割合によっては非ニュートン性が観察され，べき乗則による実験整理式を提示する．

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小型燃焼炉を用いたC重油-水
エマルジョン燃料
の燃焼特性に与える含水率の影響に関する研究

Chelemuge, 吉川邦夫

日本機械学会論文集Ｂ編
2013年 79 巻 799 号 406-414
発行日: 2013年
公開日: 2013/03/25

DOI https://doi.org/10.1299/kikaib.79.406

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The water emulsified fuel consists of base fuel oil and water doped with or without a trace content of emulsifier. It is known that the water emulsified fuel is effective for suppressing NOx and soot emissions. In this study, the water emulsified fuel was produced without addition of any emulsifiers. And the combustion characteristics of heavy oil C and its water emulsified fuel were investigated on a small-scale combustion furnace. To investigate the effect of water content ratio on thermal efficiency and exhaust gas characteristics at the condition of constant excess air ratio. As a result, it is clarified that the optimum water content ratio to reduce NOx and dust emissions as well as to improving the thermal efficiency is about 10%.
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高速ディーゼル機関での乳化燃料と低セタン価燃料の燃焼比較

長谷川勝男, 薛〓

日本舶用機関学会誌
2000年 35 巻 3 号 210-215
発行日: 2000/03/01
公開日: 2010/05/31

DOI https://doi.org/10.5988/jime1966.35.210

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Engine tests of the combustion of emulsified fuels in diesel engines have reported reduced NOx and smoke, and increased ignition delay. The purpose of this study is to investigate the combustion of emulsified fuel with respect to the low cetane number fuel in a high speed diesel engine with particular emphasis on ignition delay property. The equivalent cetane number of emulsified fuels, water content were 15%, 30% and 45%, were evaluated 42, 37 and 33, respectively. Most of the combustion characteristics of the emulsified fuel to the dependency of equivalent cetane number, approximately coincided with the that of low cetane number fuel. But NOx emission characteristics in lower cetane number showed a significant different behavior for both fuels. For this reason the effects of using emulsified fuels have been the subject of much investigation for microscopic combustion phenomena.
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３流体噴射弁を用いた混合燃焼による排ガス低減技術

―スクラバ処理後に生成する廃水の処理―

高山敦好, 池田真俊, 藤田浩嗣, 原野亘

環境技術
2013年 42 巻 12 号 747-753
発行日: 2013/12/20
公開日: 2014/01/11

DOI https://doi.org/10.5956/jriet.42.747

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　一部の工場や船舶機関において，環境負荷低減技術としてスクラバが用いられている．スクラバは，噴霧水滴との反応で，NOx，SOxを低減できるだけでなく，噴霧水滴との衝突で PMの捕集も可能である．しかしながら，スクラバ処理後は水槽内に排ガス成分を含んだ廃水が伴い，その処理が問題視されている．本研究は，３流体噴射弁を用い，燃料と廃水による混合燃焼により，廃水処理を含めた環境負荷低減技術を開発した．水との混合燃焼は，燃焼温度が下がることにより NOxの低減が見込め，同時に燃焼性が向上しPMの低減も可能である．廃水による混合燃焼は，水道水による混合燃焼と比べるとＡ重油では約５％，Ｃ重油では５－30％NOx濃度が上昇した．PMについては，水道水による混合燃焼では SOFが約 73％，DSが約 80％低減でき，廃水による混合燃焼では，SOFが 68％，DSが 74％低減できた．よって，本研究は，廃水処理と同時に排ガスを削減できた．
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軽油‐水
エマルジョン燃料
の性状の違いがディーゼルエンジンの運転特性に及ぼす影響

*鈴木達斗, 渕端学, Ghazian Amin Bin Mukhtar

関西支部講演会講演論文集
2021年 2021.96 巻 3608
発行日: 2021年
公開日: 2022/08/02

DOI https://doi.org/10.1299/jsmekansai.2021.96.3608

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ディーゼルエンジンは農業機械や船舶等の原動機として多く利用されているが、排ガス中のNOxとSootが問題視されている。現在は、後処理装置を用いた浄化法で対策されているが燃料面での対策は行われていない。
エマルジョン燃料
での同時低減が可能である報告は多くあるが、あまり確立されていない。そこで、軽油―水
エマルジョン燃料
中の含水率や水滴径の違いがディーゼル機関の運転特性に及ぼす影響に着目した。

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エマルジョン燃料
液滴の内部挙動および最適調製条件に関する数値解析的検討

鈴木芳行, 鎌田美志, 原田拓自, 庄子正和, 松下洋介, 青木秀之, 三浦隆利

化学工学論文集
2011年 37 巻 2 号 167-174
発行日: 2011/03/20
公開日: 2011/03/20

DOI https://doi.org/10.1252/kakoronbunshu.37.167

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現在，窒素酸化物やすすといった環境汚染物質の同時排出削減法として，
エマルジョン燃料
の研究が行われている．加熱過程における
エマルジョン燃料
液滴では，蒸気吹き出し（puffing）およびミクロ爆発といった2次微粒化現象が発生することが知られている．さらに，液滴内部における油中水滴の凝集および合一の促進に伴い，2次微粒化が促進されることも報告されている．しかしながら，2次微粒化挙動の詳細が解明されているとは言い難く，液滴内部挙動をより詳細に検討するために，数値解析を用いて検討する必要があると考えられる．本研究では，
エマルジョン燃料
液滴内部の混相流解析を目的とし，Euler–Euler法を用いて，加熱過程における
エマルジョン燃料
液滴内部挙動の評価を行った．また，得られた解析結果および気泡核生成理論を用いて，最適調製条件を検討した．その結果，Euler–Euler法を用いて
エマルジョン燃料
液滴内部の混相流解析を行うことにより，液滴内部の温度分布および体積分率分布が表現可能であることが示された．また，温度履歴における実験値および計算値が良好に一致し，Euler–Euler法による混相流解析の有用性が示された．数値解析および気泡核生成理論を用いることにより，ミクロ爆発発生において，含水率20 vol%程度に最適な含水率が存在することが示唆された．
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GTL
エマルジョン燃料
を用いた革新的燃焼コンセプトの提案

― スモークレス拡散燃焼による大幅なエミッション低減―

稲垣和久, 水田準一, 高鳥芳樹, 釘本恒, 植田玲子

自動車技術会論文集
2017年 48 巻 6 号 1165-1170
発行日: 2017年
公開日: 2018/05/15

DOI https://doi.org/10.11351/jsaeronbun.48.1165

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RDE 規制に対応するには運転全域での排ガスクリーン化が必要で，特に高負荷域でのエミッション低減が課題になる．本研究ではGTL(Gas-to-liquid)を用いた
エマルジョン燃料
によって，高負荷の拡散燃焼において燃費の低減と大幅なNOx-Smoke の低減を可能にする新燃焼コンセプトを開発した．
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フェログラフィを用いた潤滑状態診断

橋本高明, 馬場宣裕

日本舶用機関学会誌
1997年 32 巻 12 号 900-903
発行日: 1997/12/01
公開日: 2010/05/31

DOI https://doi.org/10.5988/jime1966.32.900

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スクラバ処理後の廃水を用いた
エマルジョン燃料
の開発

高山敦好

広島商船高等専門学校紀要
2014年 36 巻 7-11
発行日: 2014/03/28
公開日: 2023/11/03

DOI https://doi.org/10.32221/hiroshimashosenkiyo.36.0_7

研究報告書・技術報告書オープンアクセス

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While environmental regulation becomes severe, the further development of environmental impact reduction technology is indispensable. Water scrubber processing have problem generated waste water after scrubber processing. Then theemulsified fuel using this waste water, this study clarified burning characteristics. Exhaust gas concentration is reduced waste water emulsified fuel better than water emulsion fuel. I think this is affected with a water particle diameter in the emulsified fuel. Fuel consumption has improved greatly by making miniaturization of water particle diameter (1 μm or less) Moreover, the relation of NOx concentration and fuel consumption is generated trade-off by water particle diameter.
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